Способ дожигания отработанных газов двигателя внутреннего сгорания

3 СОВЕТСКИХ АЛИСТИЧЕСКИХУБЛИк 19) 1)5- Р 23 6 7/О ЕНТНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) САНИЕ И Т БР ЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ. 2 мов кл. Р 2307/06,пящиепри это51-536цией 4фракцилизаторованнокисло с, и аталитическии а в котором ресоб; на фиг. 2 -олнения спосоский реактор олнять операельности, охаизобретения;(46) 30.03.93, Бюл. В 1271) Рижский Краснознаменный институтинженеров гражданской авиации им. Ленинского комсомола172) П.П.болдышев и Н,Г,Шу. 1989,ЯСПОСОб ДОЖИГАНИЯГАЗОВ ДВИГАТЕЛЯ ВСГОРАНИЯ(57) Сущность: отработанные газы двигателя внутреннего сгорания пропускают черезкатализатор в заданной последовательности через чередующиеся кипящие слои катаИзобретение относится к способам очистки газообразных промышленных отходов, а именно к катализу для очистки отработавших газов, и может быть использовано в схеме утилизации выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания на ремонтных заводах и заводах изготовителях во время горячей обкатки двигателей.Целью изобретения является повышение эффективности процесса за счет использования теплосодержания отработавших газов и экзотермичоской реакции на катализаторе.Поставленная цель достигается тем, что отработавшие газы двигателя внутреннего сгорания пропускают через катализатор и сжигают на нем. Для этого их пропускают последовательно через чередующиеся килизатора,состоящие из 47-49; окисленногоферромарганца фракцией 4 - 5 мм и 51-53 платиносодержащего дунита фракцией 10- 12 мм, статические слои катализатора, состоя щие из 83-87 дунита, активированного 5-6;4 окислов марганца, 5- 60/, окислов меди и 3-4/, окислов никеля фракцией 10-12 мм, Для повышения эффективности дожигания сначала производят форсаж, путем электронагрева катализатора более 400 С, и дренаж отработанных газов до установления рабочего режима, характеризующегося процессом увеличения температуры катализатора до 450- 500 С, за счет дополнительного тепла экзотермической реакцииВремя контакта газов с катализатором 0,6-1,0 с, 2 ил,слои катализатора в течение 0,6-1 м кипящие слои состоят из 47-490 окисленного ферромарганца фрак- -5 мм, платиносодержащего дунита ей 10-12 мм, а статические слои катара состоят из 84-87 б/ дунита, активного 5-6 Д окислов марганца, 5-60/, в меди и 3-4/, никеля фракцией 10-12 На фиг. 1 представлен к реактор, продольный разрез ализован предложенный спо то же, поперечный разрез.В качестве примера вып ба приведен каталитиче (фиг.1;2), позволяющий вып ции в заданной последоват рактеризованные в формуле- отработавшие газы двигателя внутреннего сгорания пропускают через катализатор в заданной последовательности,- пропускают отработавшие газы черезчередующиеся кипящие слои катализатора,состоящие из смеси зерен окисленного ферромарганца фракцией 4-5 мм с платиносодержащим дунитом фракцией 10-12 мм,- статические слои катализатора, состоящие из дунита,активированного окисламимарганца, меди и никеля фракцией 10-12мм,- для этого сначала производят форсажпутем электронагрева катализатора более4000 С, и дренаж отработавших газов до установления рабочего режима, характеризующегося процессом увеличения.температуры катализатора до 450-500 С засчет дополнительного тепла экзотермической реакции и времени контакта с катализатором 0,6-1,0 секунды газа, проходящегов нем по току с направлением газа в трубчатых каналах,Каталитический реактор содержит корпус, изготовленный в виде цилиндрическойоболочки 1 с крышкой 2 и днищем 3. В корпус вварен штуцер 4 выхода очищенной газовой фазы, в днище 3 вварен штуцер 5ввода неочищенной газовой фазы, а в крышке 2 размещен патрубок 6 ввода и выводафаз к каналам "а" и."б", на выходе которыхсоответственно установлены распределительные перекрывнце газовые вентили 7 и8. Между перфорированными решетками 9на них уложены слои катализатора,.из которых два слоя ожиженные кипящие) 10 и дваслоя - стационарные 11. Через слои катализатора проходят. газопроводящие трубчатые каналы 12, равномерно расположенныепо поперечному сечению (фиг.2) гильзы 13,установленной соосно с корпусом 1 и вставленной в него и зафиксированной в немкольцевым буртом 14, Гильза 13 имеет своюсвободно установленную внутреннююкрышку 14, отделяющую входную и выходную фазы,Крышка 2 корпуса 1 герметизируетсятермостойкой прокладкой и стягивается скорпусом болтами по фланцевому сочленению,В верхней цилиндрической оболочкевнутренней крышки 14 выполнены газовыеотверстия, а в нижней цилиндрической оболочке этой крышки стыковочной с гильзой13 кольцевой бурт 14, Такая конструкциякаталитического реактора делает его разборным.Внутри реактора размещен катализатор - дунит - природный минерал, Он заключен между перфорированными решетками. Катализатор размещен чередующимися кипящими и стационарными слоями в гильзе, установленной в теплоизолированном корпусе, Толщина ки-.5 пящих слоев составляет 20-25 мм. Их два,Толщина стационарных слоев составляет 10-15 диаметров отдельной гранулы, т,е. 50- 75 мм. Их тоже два. Между слоями катализатора необходимы газовые замеры, "О примерно по 30-35 мм. Через катализаторпроходят шесть газопроводных трубок, расположенных равномерно по сечению, Между корпусом и гильзой находятся распределительные перекрываемые газо вые каналы "а" и "б", соединяющие патрубки ввода и вывода фаз.Экспериментально по результатам химического анализа конечного продукта - 20 двуокиси углерода установлено, что наибольшая чистота 99,760 получается, когда в кипящих слоях катализатора использована смесь зерен окисленного ферромарганца Ее 20 з, МпО фракцией 4-5 мм с платиносодержащим дунитом 3 02 34, Ре 20 з 4,75 6, М 9 43,360 , Т 102 0,060 , ИЮ 3,15%, Мо 2 Оз 0,2, СаО 0,19 фракцией 10-12 мм, А 20 з 0,01,0 , МпО 0,150 , К 20 0,146, Сг 20 0,470 , Рт - остальное, а в статистических слоях - 30 дунит активирован окислами марганца, меди и никеля фракцией 10-12 мм, Оптимальная указанная дисперсность зерен шаровидной формы, по-видимому, обьясняется минимальными путевыми потерями в 35 слоях катализатора, сокращающими длительность прохождения газом слоев катализатора до 0,6-1,0 секунды; а кроме того, шаровая поверхность зерен повышает активность катализатора, т.к. отношение обь ема зерна к его поверхности при данныхфракциях становится оптимальным и составляет 1/3 диаметра, т.е, здесь использована максимальная поверхность окисления,45 Химический анализ показал, что бензопирины в конечном продукте не обнаружены. По-видимому, они разлагаются при каталитическом горении и при химическом анализе конечного продукта - двуокиси уг лерода - при взаимодействии с 4-нитрофинилдиазонийхлоридом красного осадка ненаблюдалось.Основные технические характеристикикаталитического реактора, П ри внутреннем 55 диаметре дожигателя, равным 0,3 м, его эквивалентный диаметр с учетом шести газо- проводящих трубок составляет 0,29 м.При этом;- площадь поперечного сечения катализатора 0,071 м,- площадь каналов газа в сечении0,0367 м 2,- скорость газа в реакторе при расходе163 нм /ч 1,23 м/с,- высота дожигателя 0,738;- объем дунита 0,052 м,3- время контакта газа с дунитом, разогретом до температуры более 400 С, 0,6-1,0секунд,- масса дунита 43,8 кг при удельномнасыпном весе 840 кг/м .зРабота дунитного катализатора происходит в два этапа:1-ый этап - разогрев катализатора отработавшими газами без контакта с ним, а вусловиях форсажного разогрева дополнительным включением электронагревательных элементов 15.1-й этап - работа каталитического реак тора на режиме при температуре катализаторэ более 400 С.На 1-м этапе газовый разогрев катализатора происходит одновременно с прогревом двигателя внутреннего сгорания, приэтом отработавшие газы проходят последовательно через штуцер 4, газопроводящиетрубчатые каналы 12, открытый вентиль 8 иканал "в" в атмосферу. Часть теплосодержания отработавших газов передается катализатору теплопроводностьа материалареактора, В случае форсажного разогревавключаются электронагревательные элементы 15 и лучевой поток от них передаетсякорпус реактора 1 и гильзе 13, а от последних теплопроводностью к катализатору.На 1-м этапе при разогреве катализатора более 400 С.открывают газовый вентиль7, вентиль 8 закрывают. В этом случае газыпроходят через кольцевой канал между обечайкой корпуса 1 и гильзой 13 и через нижние отверстия в гильзе 13 и поступают вслои катализатора и двигаются по току газав канале 12. На катализаторе продукты неполного сгорания СО, Н 2 и др. окисляютсясоответственно до С 02 и К 20, дожигаютсябензопирены и сажа и очищаются, Такимобразом, смесь газа и пара поступает навыход из реактора через штуцер 4. РеакцияСравнительный анализ показал следующие преимущества предложенного способа:- он обеспечивает оптимальные условияработы катализатора за счет размещения внем чередующихся кипящих и стационарных слоев, а также использования в кипящих слоях окиси смеси окисленногоферромарганца фракцией 4-5 мм с платиносодержащим дунитом фракцией 10-12 мм, ав статических - дунита активировэнногоокислами марганца, меди и никеля 10-12 мм,- способ обладает повышенной актив-ностью, позволяет обезвредить отработавшие газы с высокой степенью не только отокиси углерода, но и от бензопиренов,- система форсажа обеспечивает выходего на рабочий режим в короткое время, неболее 6-7 мин,- длительность контакта газа с дунитом,разогретым до температуры более 400 С,составляет 0,6-1,0 секунд,- использование его позволяет повысить качество очистки отработавших газов двигателя, надежность в эксплуатации и расширить область применения,30 формула изобретения Способ дожигания отработанных газов двигателя внутреннего сгорания, включающий пропускание их через катализатор и сжигание на нем, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности процесса, отработанные газы пропускают последовательно через чередующиеся кипящие и статические слои катализатора в течение 0,6-1 с, при этом кипящие слои состоят из 47-49 оокисленного ферромарганца с крупностью зерен 4-5 мм и 51-53% платиносодержащего дунитэ с крупностью зерен 10-12 мм, а статические слои состоят из 84-87 одунита,активированного 5-6% окислов марганца, 5-6 окислов меди и 3- 4 окислов никеля с крупностью зерен 10- 12 мм. 3540 5 10 15 20 25 окисления экзотермическая, поэтому температура повышается до 450-500"С и поддерживается в процессе работы реактора, 18052671805267Составитель Л.Мощукедактор Техред М.Моргентал Корректор А.Мотыль Заказ 933 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5Произаодстаенно-издательскии комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101